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2000/20011 Reti Locali Reti di Calcolatori. 2000/20012 Dove Siamo?

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Presentazione sul tema: "2000/20011 Reti Locali Reti di Calcolatori. 2000/20012 Dove Siamo?"— Transcript della presentazione:

1 2000/20011 Reti Locali Reti di Calcolatori

2 2000/20012 Dove Siamo?

3 2000/20013 Linterfaccia Data Link

4 2000/20014 LANs Alto Throughput Basso costo Brevi distanze (centinaia metri) Tipicamente con mezzo condiviso In alcune nuove installazioni cè switching

5 2000/20015 Protocolli su Canali in Broadcasting Perché non usare FDM o TDM? Non funziona per via dellalta dinamicità del carico Posso usare ATDM? (modalità asincrona) … nascono i problemi di accesso concorrente!

6 2000/20016 Mezzo Condiviso Un mezzo condiviso tra tutte le stazioni Solo una stazione alla volta può trasmettere Le stazioni operano a turni

7 2000/20017 Protocolli Due grosse categorie: Collision-Detection (Aloha-like) esempio IEEE per Ethernet Inerentemente collision-free esempio IEEE per Token Ring

8 2000/20018 Topologie

9 2000/20019 Data Link Bit Encoding

10 2000/ Linea Idle Nei modelli Carrier Sensitive occorre stabilire se cè la portante. Lassenza di portante si può codificare con segnale nullo - grazie alla codifica di Manchester Sono standardizzati i livelli (e.g. IEEE 802.3: -0.85,+0.85)

11 2000/ Protocolli Aloha 1970 Norman Abranson (Hawai Univ.) applicato per comunicazioni radio Fai trasmettere quando ci sono dati se cè collisione si risolve dopo Cè una ricca letteratura sui modelli Aloha

12 2000/ CSMA/CD Carrier Sense (CS) Aspetta finchè la linea è idle Inizia a trasmettere un frame Multiple Access (MA) Tutte le stazioni attaccate allo stesso mezzo Ogni stazione usa lo stesso algoritmo E possibile la trasmissione simultanea

13 2000/ CSMA/CD [continua] Trasmissione simultanea: Nascono interferenze note come collisioni CSMA con Collision Detect (CD) Ascolta il mezzo Rivela interferenza da altra stazione Aspetta e prova di nuovo...

14 2000/ Come si rileva la portante? Si usano codifiche tipo Manchester … dunque … Lo stato di idle è semplicemente e velocemente rilevabile! (vedi Esercizio no. 1)

15 2000/ Come si rilevano le collisioni? Due o più generatori di codice Manchester … producono interferenza! La stazione che trasmette ascolta e trova che il segnale è diverso da quello che ha trasmesso (problema di teoria delle linee di trasmissione)

16 2000/ Ritardi di Linea Quanto tempo è necessario per rilevare una collisione? Lower bound Prendo le stazioni più lontane sulla linea e calcolo il tempo di riflessione dellonda (andata e ritorno). In pratica: circa 10 sec per 1 Km (10 MHz)

17 2000/ Spazio Tempo Discreto Si definisce come unità di tempo il ritardo di andata e ritorno tra le stazioni più lontane. IEEE 802.3: 2.5 Km con quattro ripetitori slot time: 512 bit (51.2 sec)

18 2000/ Exponential Back-off Definisci slot delay: 512 bit (51.2 sec a 10MHz) Dopo la 1 st collisione, scegli in modo random in {0,1} lo slot delay Dopo la 2nd collisione, scegli in modo random in {0,1,2,3} lo slot delay Fino ad un massimo di 16 trasmissioni prova in modo random in {0 to 1023} lo slot delay 0 <= r < 2 k -1 Dove r è il numero random, k = MIN(n,10) e n corrisponde all n-th tentativo di ri-trasmissione.

19 2000/ Collisioni Studio statistico Monitorizzazione La distanza e la velocità Luso di switches...

20 2000/ Ethernet La LAN più comune Standardizzata con IEEE Diverse Generazioni Stesso formato frames Diversa velocità Diversi supporti fisici

21 2000/ La trasmissione Ethernet Solo una stazione alla volta trasmette I segnali si propagano su tutta la linea Tutte le stazioni ricevono tutti i frames Controllo di accesso CSMA/CD

22 2000/ Ethernet – I mezzi trasmissivi NomeCavoMax Segmento Nodi 10Base5Coax Thick 500 m100 10Base2Coax Thin200 m30 10Base-TDoppino100 m Base-FFibra2000 m1024

23 2000/ Ethernet - 10BASE5 Thick Ethernet (Thicknet) Cavo coassiale grosso

24 2000/ Transceivers Ethernet prevede 2 livelli di circuiteria: Analogica Transceiver - rilievo portante e collisioni Numerica Trasformazione in messaggi verso linterfaccia sullhost

25 2000/ Ethernet Wiring - 10BASE2 Thin Ethernet (Thinnet) cavo coassiale piccolo

26 2000/ Ethernet Wiring - 10BASE-T Usa un hub Doppini

27 2000/ Ethernet - Cablaggio

28 2000/ IEEE Frame Format La sorgente riempie: Indirizzo di sorgente Indirizzo destinatario Tipo di dati nel frame type field Cyclic Redundancy nel campo FCS

29 2000/ Preamble Cosè? Sono 56 bit – … Questa sequenza in codifica Manchester genera un onda quadra Mbps 1 bit dura 0.1 sec 56 bit durano 5.6 sec

30 2000/ Preamble e StartOfFrame A cosa serve? 1.Sincronizza clock sorgente e ricevitore 2.Prepara lhardware al ricevimento del byte di StartOfFrame ( )

31 2000/ Indirizzamento Ethernet Standardizzato dall IEEE 48-bit per ogni stazione: MSB:0 indirizzi normali 1 indirizzi di gruppo (multicast) Bit 46:0 indirizzi locali 1 indirizzi globali

32 2000/ Indirizzamento Ethernet Gli indirizzi globali sono assegnati dalla IEEE. Ogni fabbricante di schede ethernet possiede una parte di identificativo univoco. Tolti 2 bit di controllo, rimangono 46 bit, cioè 7,0368×10 13 possibili indirizzi globali. Gli indirizzi Ethernet NON SONO indirizzi Internet

33 2000/ Possibili Destinazioni 1. Singola (unicast) 2. Tutte le stazioni sulla LAN (broadcast) indirizzo 1111….1 3. Un sottoinsieme delle stazioni su Ethernet (multicast)

34 2000/ Riconoscimento Indirizzo Ogni frame contiene un indirizzo di destinazione Tutte le stazioni ricevono tutti i frames Le stazioni scartano i frames non destinati a loro Importante: linterfaccia per il riconoscimento dellindirizzo è hardware, non software …

35 2000/ Indirizzo di Destinazione

36 2000/ Modo promiscuo Progettato per testing/debugging Permette di accettare tutti i frames Disponibile sulla maggior parte dellhardware Ethernet

37 2000/ Demultiplexing sul Frame Type Field Interfaccia Hardware Riceve una copia di ogni frame trasmesso Esamina lindirizzo Passa i frames accettati al software Interfaccia software Esamina il tipo di frame Passa il frame al corretto modulo software

38 2000/ Il Tipo di Frame Ci sono centinaia DI tipi DI frames standardizzati (Digital-Intel-Xerox Ethernet). Esempi: ValoreSignificato 805CStanford University Kernel V 8014Silicon Graphics Co net. games

39 2000/ Vantaggi e Prestazioni È facile da installare senza disattivare la rete Il protocollo è semplice Non è adatta a trasmissione in tempo reale perché non deterministico A basso carico non esistono tempi di ritardo A carico elevato le collisioni aumentano riducendo di molto lefficienza della rete

40 2000/ High-speed Ethernet Fast Ethernet Opera a 100 Mb/s Standardizzato in IEEE come 100BASE-T e 100BASE-F Gigabit Ethernet Opera a 1 Gb/s Principalmente su fibre ottiche e switches

41 2000/ Apparati HUB Gli apparati HUB sono semplicemente dei ripetitori ed amplificatori di segnali. Livello Fisico Data Layer Network Layer

42 2000/ Ethernet - Note Finali La tipica odierna struttura è star-shaped bus Per complementi news://comp.dcom.lans.ethernet

43 2000/ Topologia ad Anello: Token Ring Ideata e standardizzata dallIBM con il codice Opera a 4Mb/s, 16Mb/s Sembra ormai abbandonata … … ma è opportuno conoscerla...

44 2000/ Trasmissione Token Ring Le stazioni aspettano il loro turno prima di trasmettere. Questultimo viene segnalato da un pacchetto particolare chiamato Token.

45 2000/ Token Passing I frames viaggiano in modo unidirezionale Le stazioni devono aspettare il token per trasmettere Il token circola senza sosta finchè una stazione vuole trasmettere

46 2000/ Trasmissione Token Ring Trasmissione 1 bit di ritardo Ascolto 1 bit di ritardo Idle 1 bit di ritardo

47 2000/ The Token Frame Quando nessuna stazione trasmette, il token frame viaggia di continuo sullanello.

48 2000/ Il problema Anello R Supponendo che la velocità della rete è di V Mbps, un bit viene iniettato nellanello ogni sec. Poiché la velocità del segnale nel conduttore è di circa 205 m/ sec, significa che un bit sullanello è lungo:

49 2000/ Il problema Anello Il problema è quindi quello di calcolare la lunghezza dellanello in modo che tutto il token sia presente sul conduttore. Questa situazione peggiora con la disattivazione delle macchine (soprattutto di notte). Quindi è necessario modificare i terminali presenti in modo che non vengano alimentati direttamente dal terminale a cui sono collegati.

50 2000/ Laccentratore di anello Ecco perché si tende a realizzare un anello virtuale, accentrato in un singolo apparato di controllo e comunicazione. Una specie di HUB ma più complesso.

51 2000/ Token Ring: Ric. Indirizzo Ogni frame contiene indirizzo destinazione Tutte le stazioni ricevono e ripetono Importante: è lhardware sul NIC non il software che controlla lindirizzo

52 2000/ Token Ring: Ind. Destin.

53 2000/ Token Ring: Formato Frame La sorgente riempie: Ind. sorgente Ind. destinazione CRC nel campo FCS Altre Stazioni possono cambiare: Frame Status

54 2000/ Attività di anello ACrrACrr Il Frame Status A: Indirizzo riconosciuto C: Frame copiato Questi due bit segnalano al mittente del messaggio se il destinatario ha ricevuto tutte il pacchetto. Le possibili situazioni sono 3: A = 0, C = 0: Destinatario del messaggio non esistente o non attivo A = 1, C = 0: Destinatario esistente ma frame non copiato A = 1, C = 1: Destinatario esistente e frame copiato

55 2000/ Priorità dei frame D C B A 3 D C B A 3 D C B A D C B A 3 D C B A 3 D C B A 0

56 2000/ Manutenzione del token Esiste nellanello sempre una stazione MONITOR. La stazione monitor emette periodicamente un pacchetto il quale indica che una stazione ha assunto il controllo come postazione MONITOR. Per verificare se un pacchetto è rimasto in circolo nellanello in maniera persistente, il monitor setta il Monitor Bit a 1 e aspetta che il frame passi di nuovo. Se il frame successivo ha questo bit settato, allora il monitor lo elimina dallanello ed emette di nuovo un token a priorità bassa. Se nessun token è in circolo nellanello, allora il monitor attende per un tempo pari a tutto il percorso di anello, e quindi emette un nuovo token.

57 2000/ Manutenzione del Monitor Se la stazione monitor viene scollegata, la prima stazione che si accorge della situazione mette un messaggio chiamato CLAIM TOKEN sullanello. Questo messaggio avverte gli altri terminali che una stazione sta cercando di diventare monitor. Se il frame circola per tutto lanello e torna al mittente, allora questa stazione diviene monitor.

58 2000/ Ethernet vs Token Ring: Condizioni carico e garanzie Ethernet è adatta per condizioni di carico basso-normale, ma non a pieno carico (non cè bound sul worst case!) Token Ring garantisce bounds sul pieno carico, ma ha grande overhead in condizioni di basso carico

59 2000/ Ethernet e Token Ring: Affidabilità Discussa per Ethernet Token Ring: Se apro lanello per un guasto si blocca tutto!

60 2000/ Perchè il Token Ring ha perso? Le LAN non lavorano tipicamente in condizioni di pieno carico! IBM era il solo costruttore Costi più alti Maggior complessità

61 2000/ Token Ring Approfondimento: news://comp.dcom.lans.token-ring

62 2000/ Un Esempio di Ring: FDDI Acronimo di Fiber Distribuited Data Interface Usa fibre ottiche Alta affidabilità (anello doppio) Immune a interferenze Standardizzato da ANSI Trasmissione a 100 Mb/s

63 2000/ Caratteristiche È praticamente identica al Token Ring È più costosa in termini di cavi, perché lanello è doppio La FDDI usa fibre multimodali perché più economiche Utilizza emettitori LED invece di emettitori LASER. Questo tipo di emettitori è più economico e più sicuro. La FDDI divide i terminali collegati in due classi: A e B a seconda se le stazioni sono collegate a tutti e due gli anelli o meno.

64 2000/ Codifica 4B/5B La Codifica 4B/5B raggruppa 4 bit di sorgente ed emette 5 bit sul mezzo fisico. SorgenteMezzo fisico Non richiede una banda doppia come il Manchester A causa della mancanza di un segnale facile che permetta la sincronizzazione tra i terminali, la FDDI utilizza un lungo preambolo. Inoltre i clock sono molto precisi, in modo da ricevere frame abbastanza lunghi perderne la sincronizzazione.

65 2000/ FDDI: Il Recupero Guasti


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